新型三維多孔鈦陽(yáng)極的微結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、鈦陽(yáng)極在濕法冶金、陰極保護(hù)、電解銅箔、鋁電極箔和電化學(xué)合成丁二酸等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。鈦陽(yáng)極一般要由鈦基體和活性涂層兩部分組成，目前，析氧用鈦陽(yáng)極的涂層材料是以貴金屬銥的氧化物為主要成分，這種涂層材料具有低的析氧電位和長(zhǎng)的使用壽命。但是，銥的價(jià)格昂貴，用量大，造成電極成本過高，因此，有必要研究和開發(fā)非貴金屬涂層，以逐步取代貴金屬涂層。此外，鈦基體只起到傳導(dǎo)電流和穩(wěn)定尺寸的作用，并沒有發(fā)揮出鈦陽(yáng)極的整體功效，如何設(shè)計(jì)出更好的基體材料，把涂

2、層的性能完全發(fā)揮出來，也是目前急需解決的問題。本論文分別探索了多孔鈦基體和多孔銥系析氧活性涂層的制備方法和制備參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過研究非貴金屬氧化物中間層，制備出新型多孔鈦陽(yáng)極，并對(duì)多孔鈦基體、多孔銥系析氧活性涂層和多孔鈦陽(yáng)極分別進(jìn)行了表面形貌、電化學(xué)活性和壽命的表征，系統(tǒng)研究了多孔銥系析氧活性涂層的生長(zhǎng)機(jī)理，并闡明了失效機(jī)制。
　　結(jié)果表明，利用粉末冶金技術(shù)制備出的多孔鈦基體，具有更大的比表面積和更多的相互貫通的孔道;多孔氧化

3、銥-氧化鉭活性涂層的壽命比傳統(tǒng)涂層提高了三倍以上。多孔涂層的形成過程大致上可以分為四個(gè)階段:第一個(gè)階段為晶體顆粒在鈦表面的生長(zhǎng)，第二個(gè)階段為晶體顆粒的交叉生長(zhǎng)，第三個(gè)階段為多孔晶面的形成，第四個(gè)階段即為多孔涂層的形成。多孔涂層的失效機(jī)制主要包括兩個(gè)方面，即多孔結(jié)構(gòu)的損耗和活性涂層的變化，多孔結(jié)構(gòu)的損耗為強(qiáng)化壽命開始階段的主要損耗方式，氧化鉭的消耗或者變性，導(dǎo)致氧化銥與氧化鉭之間的比例發(fā)生變化，這種損耗方式自始至終都在發(fā)生的，而氧化銥的消

4、耗，與涂層的實(shí)際表面積成正比，和涂層之間的結(jié)合力成反比，強(qiáng)化壽命剛開始時(shí)，由于涂層的比表面積大，涂層之間結(jié)合力強(qiáng)，因此，這種方式的損耗較小，但隨著比表面積的逐漸變小，這種損耗方式逐漸成為主要的失效機(jī)制。
　　通過引入非貴金屬氧化物中間層，結(jié)合上述的多孔鈦基體和多孔氧化銥-氧化鉭活性涂層，制備出新型的多孔鈦陽(yáng)極。由于多孔鈦陽(yáng)極把真實(shí)的電解反應(yīng)由二維平面反應(yīng)擴(kuò)展到了三維立體反應(yīng)，因此，其壽命獲得了根本性的改變，比傳統(tǒng)鈦陽(yáng)極的壽命延長(zhǎng)1